Свойство и структура ПГА - синтазы, выделенной из R.eutropha

Учебные материалы по биологии / Генетика и биохимия микробного синтеза полигидроксиалканоатов / Свойство и структура ПГА - синтазы, выделенной из R.eutropha

Страница 2

Одним из базовых свойств полигидроксиалканоатов является молекулярная масса. Разные микроорганизмы или один и тот же организм в различных условиях роста синтезируют полимеры с молекулярной массой от сотен до миллиона дальтон. Имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что за длину полимерной цепи отвечает ПГА-синтаза. Впервые это было продемонстрировано в системе in vitro при изучении реакции полимеризации, катализируемой очищенной ПГА-синтазой из R.eutropha. Молекулярный вес полимера снизился с увеличением концентрации фермента. Эта закономерность была подтверждена in vivo. Было продемонстрировано, что увеличение экспрессии ПГА-синтазного гена из R.eutropha приводит к снижению молекулярного веса ПГА, синтезируемого рекомбинантным штаммом Е. coli. Косвенным доказательством этого феномена является увеличение числа гранул в клетке при увеличении активности ПГА-синтазы в A.Eutrophus. Однако молекулярный вес ПГА, синтезируемый рекомбинантным штаммом R.eutropha РНВ-4, не зависел от активности ПГА-синтазы. Поэтому авторы выдвинули предположения о существовании цепь-переносящего фактора (chain-transfer agent), включающегося в регуляцию длины цепи полимера.

Синтаза, являясь ключевым ферментом в образовании полимерной цепи, отвечает и за формирование гранул. Как только включается синтез полимера, растворимая форма фермента переводит мономер-КоА в олигомер, далее фермент-олигомерный комплекс образует мицеллу с локализацией фермента на поверхности. Гидрофобные участки полимерной цепи находятся внутри мицеллы и отделены от цитозоля. В этих условиях происходит быстрое удлинение полимерной цепи и формируется гранула. Размер гранул зависит от количества ПГА-синтазы в клетке, так как концентрация фермента может определять количество зарождаемых гранул.

Рис.4 Механизм формирования гранул ПГА.

Прежде всего, растворимая ПГБ-синтаза взаимодействует с возрастающими концентрациями 3-оксибутирил-КоА в цитоплазме, приводя к праймингу фермента известным механизмом. В течение начальной лаг-фазы оксибутират олигомеры формируются медленно и вытесняются из фермента. С увеличением длины олигомера затем формируются мицеллы. Мицелло-подобные частицы дают границу раздела фаз с полимеразой, расположенной внутри. Фермент затем быстро продолжает ПГБ-синтез, вытесняя большее количество ПГБ в возрастающую гранулу.